Sisältö
- Havainto ja hypoteesi
- Ennustaminen ja mallintaminen
- Testaus ja virheiden arviointi
- Tuloksen kokoaminen ja esittely
- johtopäätökset
- Lainmuodostus
Tiedekokeet noudattavat periaatetta, jota kutsutaan ”tieteelliseksi menetelmäksi” ja jolla varmistetaan tarkkojen kokeiden suorittaminen, luotettavien tulosten kerääminen ja kohtuullisten johtopäätösten tekeminen. Jokaisen tiedekokeen tulisi noudattaa asianmukaisen tutkimuksen perusperiaatteita, jotta lopussa esitetyt tulokset näyttävät uskottavilta.
Havainto ja hypoteesi
Uuden fyysisen prosessin tai ilmiön havaitseminen on harvinaista, mutta on tieteen aloja, joita ei ymmärretä täysin. Tutkijan on laitettava havainnot sanoiksi merkityksellisen hypoteesin kehittämiseksi. Hypoteesin on selitettävä ilmiö mekanismin tai matemaattisen suhteen avulla, kuten fysiikan professori Frank L. H. Wolfs on kuvannut Rochesterin yliopistossa.
Ennustaminen ja mallintaminen
Ei riitä arvata, miksi jotain tapahtuu. Tutkijan on todistettava teoriansa olevan oikea. Ennusteita tehdään havaintojen testaamiseksi eri olosuhteissa. Tavoitteena on löytää enemmän ilmiöstä ja todistaa sen olemassaolo. Yksi tapa parantaa tieteellistä menetelmää on luoda ”malli”. Malleja voidaan käyttää tarjoamaan analogioita vaikeille, havaitsemattomille käsitteille.
Testaus ja virheiden arviointi
Uusien teorioiden testaaminen on välttämätöntä. Jokainen koe on suunniteltava muuttujien määrän vähentämiseksi. Ei koskaan riitä sanoa, että kokeilu suoritettiin ja joka puolustaa teoriaa, mutta että menetelmää tai tuloksia ei ole saatavana. Jokaisessa kokeessa on pieni virhealue. Jos teoria on todistettavissa matematiikan avulla, kunkin laskelman tulokseen käytetään poikkeamia keskiarvosta.
Tuloksen kokoaminen ja esittely
Tutkijoiden on kirjattava tulokset. Usein alkuperäinen teoria voidaan kirjoittaa uudelleen kokeilun jälkeen havainnollistaaksesi uusia ilmiöitä. Jos suoritetut kokeet eivät tue mitään teoriaa, ne on hylättävä. Jokainen tulos on tarkistettava kaksinkertaisesti, ja tulokset, jotka selvästi eivät sovi malliin, analysoidaan edelleen. Kun tulokset on koottu, ne voidaan esittää taulukkona, kaavioina, kaavioina tai tietokonegrafiikana. Jokaisen esityksen on tuettava alkuperäistä teoriaa.
johtopäätökset
Kun tulokset ovat ja ne on esitetty tarkoituksenmukaisella tavalla, voidaan tehdä johtopäätöksiä. Päätelmänä on tulosten tulkinta, olemassa olevien mallien tunnistaminen ja kuvaaminen, mitä nuo mallit ja tulkinnat todellisuudessa tarkoittavat. Kaikista mallinnuksista tai ennusteista on tehtävä merkitykselliset, perustelut päätelmät. Yksittäisten kokeiden päätelmät voidaan kehittää ennusteiksi kokonaisesta käyttäytymisestä ja lisäideoiksi testauksesta.
Lainmuodostus
Yksi tieteen päätavoitteista on löytää ja todistaa uusia lakeja, jotka selittävät asioiden toiminnan. Kun kaksi tai kolme mallia formuloidaan alustavien havaintojen perusteella ja teoria testataan onnistuneesti, eri mallit voidaan piirtää yhdessä. Esimerkki yhdestä käsitelaista on termodynamiikan ensimmäinen laki. Esimerkki yhdistyneestä teoriajoukosta on ”suuri yhtenäinen teoria”, kuvaus universumista, joka sitoo kaiken, mitä me jo tiedämme.